JPH04207098A - プリント基板ユニットの冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 電子部品が実装されたプリント基板ユニットを導電性冷
媒の循環によって冷却を行うプリント基板ユニットの冷
却方法に関し、 導電性冷媒の循環によって冷却を行うことで該導電性冷
媒により電源供給を行うと共に、電磁波の遮蔽を行うこ
とを目的とし、 密封した内室を形成した断熱材より成るケースと、該内
室に循環される導電性冷媒と、電子部品が実装された基
板の表裏面を絶縁被服によって覆うことで形成されたプ
リント基板ユニットと、該プリント基板ユニットの電源
パッドに接続され、該絶縁皮膜から露出された電極バー
とを備え、該プリント基板ユニットを該導電性冷媒に浸
漬することで該内室に収納し、該導電性冷媒に電源また
はアースを接続することで該プリント基板ユニットに対
する電源の供給を該導電性冷媒と該電極バーとを介して
行うと共に、該導電性冷媒の循環によって該プリント基
板ユニットの冷却を行うように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は電子部品が実装されたプリント基板ユニットを
導電性冷媒の循環によって冷却を行うプリント基板ユニ
ットの冷却方法に関する。

近年、スーパーコンピュータなどの電子装置に於いては
、高速化に伴う消費電力の増加および高密度実装化が進
み、安定した稼働を得るために、装置に用いられている
半導体素子を冷却装置によって冷却することが行われて
おり、このような半導体素子の冷却では冷却温度の低温
化か望まれている。

〔従来の技術〕

従来は第５図の従来の側面断面図に示すように構成され
ていた。

第５図に示すように、断熱材によって形成された本体２
０Ａの開口部に蓋板２ＯＢを係止することでケース２０
を形成し、ケース２０には密閉した内室２０Ｅが形成さ
れ、内室２０Ｅには基板２６に電子部品５を実装するこ
とで形成されたプリント基板ユニット２５が保持具２８
によって蓋板２０Ｂに係止されることで収納されるよう
に構成されている。

また、蓋板２ＯＢには供給口２０Ｃと排出口２０Ｄとが
設けられ、供給口２０Ｃから矢印Ａに示すように冷水、
液体窒素またはヘリュームなどの冷媒３０が供給され、
排出口２００から矢印Ｂに示すように冷媒３０を排出さ
せ、内室２０Ｅに冷媒３０を充填させ、プリント基板ユ
ニット２５が冷媒３０に浸漬されるように形成されてい
る。

更に、蓋板２０Ｂを貫通することで端子片２■と２２と
が配列され、それぞれの端子片２１と２２から信号線２
３および電源線２４によってプリント基板ユニット２５
に設けられたコネクタ２７に接続される。

そこで、内室２０Ｅに収納されたプリント基板ユニット
２５に対する外部からの信号の入出力は端子片２１と信
号線２３とを介して、また、電源の供給は電流容量に応
じて太い端子片２２と電源線２４とを介して、それぞれ
プリント基板ユニット２５に接続される。

〔発明が解決しようとする課題〕

このようなプリント基板ユニット２５を冷媒３ｏに浸漬
させる構成では、プリント基板ユニット２５に供給すべ
き電源の電流容量が大きい場合は、蓋板２ＯＢに配設さ
れた複数の端子片２２を並列に接続し、複数の端子片２
２を使用することで電源の接続を行うことが必要となる
。

したがって、電源供給用の端子片２２によって信号線を
接続する端子片２１の配設スペースが制約され、プリン
ト基板ユニット２５に対して入出力される信号線の接続
が限定される問題を有していた。

更に、このような構成では、シールド遮蔽が困難なため
、プリント基板ユニット２５は電磁波によるノイズの影
響を受けることになり、ノイズによる障害が生じる問題
を有していた。

そこで、本発明では、導電性冷媒の循環によって冷却を
行うことで該導電性冷媒により電源供給を行うと共に、
電磁波の遮蔽を行うことを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

第１図は本第１の発明の原理説明図で、第２図は本第２
の発明の原理説明図である。

第１図に示すように、密封した内室２を形成した断熱材
より成るケース１と、該内室２に循環される導電性冷媒
９と、電子部品５が実装された基板４の表裏面を絶縁被
服６によって覆うことで形成されたプリント基板ユニッ
ト３と、該プリント基板ユニット３の電源パッド７に接
続され、該絶縁皮膜６から露出された電極バー８とを備
え、該プリント基板ユニット３を該導電性冷媒９に浸漬
することで該内室２に収納し、該導電性冷媒９に電源Ｂ
またはアースＧを接続することて該プリント基板ユニッ
ト３に対する電源の供給を該導電性冷媒９と該電極バー
８とを介して行うと共に、該導電性冷媒９の循環によっ
て該プリント基板ユニット３の冷却を行うように構成す
るか、または、第２図に示すように、密封した第１と第
２の内室１１Ａ、１１Ｂを形成した断熱材より成るケー
スＩＯと、該第１と第２の内室１１Ａ、１１Ｂのそれぞ
れに循環される第１と第２の導電性冷媒９Ａ、　９Ｂと
、電子部品５が実装された基板１３の表裏面を絶縁皮膜
６によって覆うことで形成されたプリント基板ユニット
１２と、該プリント基板ユニット■２の第１と第２の電
源パッド７Ａ、　７Ｂに接続され、該絶縁皮膜６から露
出された第１と第２の電極バー８Ａ、　８Ｂとを備え、
該第１の電極バー８Ａを第１の内室ｌＩＡに、第２の電
極バー８Ｂを第２の内室１１Ｂにそれぞれ位置するよう
に、該第１と第２の内室１１Ａ、１１Ｂを連通させるこ
とで該プリント基板ユニット１２を収納し、該プリント
基板ユニット■２の一方を第１の導電性冷媒９Ａに、他
方を第２の導電性冷媒９Ｂにそれぞれ浸漬させ、該第１
の導電性冷媒９Ａに電源Ｂを、該第２の導電性冷媒９Ｂ
にアースＧを接続することで該プリント基板ユニット１
２に対する電源の供給を行うと共に、該第１と第２の導
電性冷媒９Ａ、　９Ｂの循環によって、該プリント基板
ユニット１２の冷却を行うように構成する。

このように構成することによって前述の課題は解決され
る。

〔作用〕

即ち、ケースｌに形成された密封した内室２に導電性冷
媒９を循環させ、電子部品５が実装された基板４の表裏
面を絶縁被服６によって覆うことで形成されたプリント
基板ユニット３を導電性冷媒９に浸漬させ、導電性冷媒
９に電源ＢまたはアースＧを接続することで、プリント
基板ユニット３の電源パッド７に接続された電極バー８
を介して、プリント基板ユニット３に電源の供給が行わ
れると共に、導電性冷媒９の循環によってプリント基板
ユニット３を行うように、また、ケース１０に形成され
た密封した第１と第２の内室１１Ａ、　１１Ｂのそれぞ
れに第１と第２の導電性冷媒９Ａ、　９Ｂを循環させ、
電子部品５が実装された基板１３の表裏面を絶縁皮膜６
によって覆うことで形成されたプリント基板ユニット１
２の一方を第１の導電性冷媒９Ａに、他方を第２の導電
性冷媒９Ｂに浸漬させることで第１の導電性冷媒９Ａに
は電源を、第２の導電性冷媒９ＢにはアースＧを接続し
、プリント基板ユニット１２の第１の電源パッド７Ａに
接続された第１の電極バー８Ａを介して電源Ｂが、第２
の電源パッド７Ｂに接続された第２の電極バー８Ｂを介
してアースＧが、それぞれプリント基板ユニット１２に
供給が行われると共に、第１と第２の導電性冷媒９Ａ、
　９Ｂの循環によってプリント基板ユニット１２の冷却
が行われるようにしたものである。

したがって、従来のような、蓋板２０Ｂに配設された端
子片２２を介して電源の供給を行う必要がなく、また、
プリント基板ユニット３または１２は導電性冷媒９およ
び第１と第２の導電性冷媒９Ａ、　９Ｂに浸漬されるこ
とでシールド遮蔽が行われ、電磁波による影響を受ける
ことのないようにすることが行え、ノイズによる障害の
発生が防止され、構成の簡素化および信頼性の向上が図
れる。

〔実施例〕

以下本発明を第３図〜第４図を参考に詳細に説明する。

第３図は本第１の発明による一実施例の側面断面図、第
４図は本第２の発明による一実施例の説明図で、（ａ）
は側面断面図、（ｂ）は電源の接続説明図である。全図
を通じて、同一符号は同一対象物を示す。

第２図に示すように、断熱材より成る本体ＩＡの開口部
に蓋板ＩＢを係止することで密閉された内室２を形成し
たケース１には供給口ｌＣと帰還口ｌＤとを設け、供給
口ＩＣから矢印Ｃに示すように導電性冷媒９を供給し、
帰還口ＩＤから矢印りのように導電性冷媒９を帰還させ
、例えば、冷却装置（図示されていない）によって帰還
された導電性冷媒９を冷却し、冷却した導電性冷媒９を
供給口ＩＣから供給することにより内室２に導電性冷媒
９が循環されるように構成したものである。

また、電子部品５を実装した基板４の表裏面には合成樹
脂材より成る絶縁皮膜６で覆うことでプリント基板ユニ
ット３を形成し、複数のプリント基板ユニット３を絶縁
材より成る連結具１５によって連結し、保持具２８によ
って蓋板ＩＢに係止され、プリント基板ユニット３が導
電性冷媒９に浸漬されるように形成されている。

更に、蓋板ｌＢには端子片２１．２２が配設され、端子
片２１．２２と、プリント基板ユニット３に設けられた
コネクタ２７との間に信号線２３および電源線２４が布
設され、プリント基板ユニット３の下端に設けられた電
源パッド７には電極バー８が接続されている。

そこで、外部からの信号の入出力は端子片２１を介して
行われ、電源の供給は電源部１４から送出される電源Ｂ
を端子片２２に接続し、アースＧを供給口ＩＣに設けら
れた導電体によって形成された接続部ＩＥに接続し、導
電性冷媒９として例えば、水銀を用いると、水銀が電極
バー８に接触することでプリント基板ユニット３に対す
る電源の供給を行うことができる。

したがって、端子片２２としては、従来のような電源Ｂ
とアースＧとを接続する２組を必要とせず、電源Ｂを接
続するための１組を設けることで良いことになる。

また、この場合、プリント基板ユニット３の全体がアー
スＧの接続された水銀によって覆われるため、電磁波に
よるノイズの影響を全く受けることのないように形成さ
れる。

尚、第３図では、電源Ｂは端子片２２に、アースＧは接
続部ＩＣに記載されているが、逆に、電源Ｂを接続部ｌ
Ｃに、アースＧを端子片２２に接続することでも良く、
この場合でも同等の効果を得ることができる。

第４図の（ａ）の場合は、断熱材より成る本体１０Ａと
本体１０Ａの開口に係止される蓋板１０Ｂとによって形
成されたケースＩＯには密閉された第１と第２の内室１
１Ａ、１１Ｂが形成されるように構成され、第１と第２
の内室１１Ａ、１１Ｂには、それぞれ第１と第２の導電
性冷媒９Ａ、　９Ｂが循環されるようにしたものである
。

また、電子部品５を実装した基板１３の表裏面を合成樹
脂材による絶縁皮膜６によって覆うことで形成されたプ
リント基板ユニットＩ２は連結具１５と保持具１８とに
よって蓋板１０Ｂに係止されることで第１と第２の内室
１１Ａ、１１Ｂを連通ずるように収納され、プリント基
板ユニット１２に設けられたコネクタ２７からは信号線
２３の布設によって着地１０Ｂに配設された端子片２１
に接続され、端子片２１を介してプリント基板ユニット
１２に対する信号の入出力が行われ、更に、プリント基
板ユニット１２に設けられた第１の電源パッド７Ａには
第１の電極バー８Ａが、第２の電源パッド７Ｂには第２
の電極バー８Ｂがそれぞれ接続されている。

また、第１と第２の導電性冷媒９Ａ、　９Ｂの循環は（
ｂ）に示すように、本体１０Ａに供給口１０Ｃ，１０Ｄ
と帰還口１０Ｅ、　ＩＯＦが設けられ、第１の導電性冷
媒９Ａが供給口１０ｃから矢印Ｅに示すように第１の内
室１１Ａに供給され、帰還口１０Ｂから矢印Ｆに示すよ
うに帰還され、第２の導電性冷媒９Ｂが供給口１０Ｄか
ら矢印Ｅに示すように第２の内室１１．Ｈに供給され、
帰還口１０Ｆから矢印Ｆに示すように帰還されることで
行われる。

したがって、プリント基板ユニット１２の一方が第１の
導電性冷媒９Ａに浸漬され、他方が第２の導電性冷媒９
Ｂに浸漬されることでプリント基板ユニット１２の冷却
が行われる。

そこで、第１と第２の導電性冷媒９Ａ、　９Ｂとして例
えば、水銀を用いると、電源部１４からの電源Ｂを供給
口１０ｃの導電部である接続部１０Ｇに、アースＧを供
給口ｌＯＤの導電部である接続部１０Ｇに接続すること
で第１の導電性冷媒９Ａには電源Ｂを、第２の導電性冷
媒９ＢにはアースＧを接続することが行え、プリント基
板ユニット１２に対する電源の供給が第１と第２の電極
バー８Ａ、　８Ｂを介して行われる。

したがって、従来のような蓋板に電源供給用の端子片を
設ける必要がなくなり、信号線を接続する端子片の配設
を増加させることが行える。

また、このような構成でも、プリント基板ユニット１２
は電位が印加された第１と第２の導電性冷媒９Ａ、　９
Ｂによって覆われることになるため、電磁波によるノイ
ズの影響を受けることのないよう第１と第２の導電性冷
媒９Ａ、　９Ｂによって遮蔽効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、導電性冷媒を用
いることで、プリント基板ユニットの冷却と同時に、電
源の供給が行えることになり、更に、電磁波の影響を受
けることのないよう遮蔽効果も得ることができる。

したがって、従来に比較して電源供給用の配線接続が簡
素化され、電磁波によるノイズの影響を受けることがな
いようにすることができ、実用的効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本第１の発明の原理説明図。 第２図は本第２の発明の原理説明図。 第３図は本第１の発明による一実施例の側面断、（ａ）
は側面断面図、（ｂ）は電源の接続説明図。 第５図は従来の側面断面図を示す。 図において、 ■、１０はケース、　　　　　　２は内室。 ４．１３は基板、　　　　　　　５は電子部品。 ６は絶縁皮膜、　　　　　７は電源パッド。 ８は電極バー、　　　　　９は導電性冷媒。 １１Ａは第１の内室、　　　　１１Ｂは第２の内室。 ７Ａは第１の電源パッド、　　７Ｂは第２の電源パッド
。 ８Ａは第１の電極バー、　　　８Ｂは第２の電極バー。 ９Ａは第１の導電性冷媒、　　９Ｂは第２の導電性冷媒
。 ３．１２はプリント基板ユニットを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕密封した内室（２）を形成した断熱材より成るケ
   ース（１）と、該内室（２）に循環される導電性冷媒（
   ９）と、電子部品（５）が実装された基板（４）の表裏
   面を絶縁被服（６）によって覆うことで形成されたプリ
   ント基板ユニット（３）と、該プリント基板ユニット（
   ３）の電源パッド（７）に接続され、該絶縁皮膜（６）
   から露出された電極バー（８）とを備え、 該プリント基板ユニット（３）を該導電性冷媒（９）に
   浸漬することで該内室（２）に収納し、該導電性冷媒（
   ９）に電源（Ｂ）またはアース（Ｇ）を接続することで
   該プリント基板ユニット（３）に対する電源の供給を該
   導電性冷媒（９）と該電極バー（８）とを介して行うと
   共に、 該導電性冷媒（９）の循環によって該プリント基板ユニ
   ット（３）の冷却を行うことを特徴とするプリント基板
   ユニットの冷却方法。 〔２〕密封した第１と第２の内室（１１Ａ，１１Ｂ）を
   形成した断熱材より成るケース（１０）と、該第１と第
   ２の内室（１１Ａ，１１Ｂ）のそれぞれに循環される第
   １と第２の導電性冷媒（９Ａ，９Ｂ）と、電子部品（５
   ）が実装された基板（１３）の表裏面を絶縁皮膜（６）
   によって覆うことで形成されたプリント基板ユニット（
   １２）と、該プリント基板ユニット（１２）の第１と第
   ２の電源パッド（７Ａ，７Ｂ）に接続され、該絶縁皮膜
   （６）から露出された第１と第２の電極バー（８Ａ，８
   Ｂ）とを備え、 該第１の電極バー（８Ａ）を第１の内室（１１Ａ）に、
   第２の電極バー（８Ｂ）を第２の内室（１１Ｂ）にそれ
   ぞれ位置するように、該第１と第２の内室（１１Ａ，１
   １Ｂ）を連通させることで該プリント基板ユニット（１
   ２）を収納し、該プリント基板ユニット（１２）の一方
   を第１の導電性冷媒（９Ａ）に、他方を第２の導電性冷
   媒（９Ｂ）にそれぞれ浸漬させ、該第１の導電性冷媒（
   ９Ａ）に電源（Ｂ）を、該第２の導電性冷媒（９Ｂ）に
   アース（Ｇ）を接続することで該プリント基板ユニット
   （１２）に対する電源の供給を行うと共に、該第１と第
   ２の導電性冷媒（９Ａ，９Ｂ）の循環によって、該プリ
   ント基板ユニット（１２）の冷却を行うことを特徴とす
   るプリント基板ユニットの冷却方法。